Изобретение ЭВМ и ее развитие. история связи. Контрольная работа Тема 27. Изобретение эвм и её развитие План работы Введение. Появление эвм
 Скачать 60.61 Kb.
|
|
1951 г. UNIVACI (ЮНИВАК) В 1951 году была создана машина UNIVACI (UNIVersalAutomaticComputerI) – первый в США компьютер, предназначенный для коммерческого применения. Своим успехом он был в немалой степени обязан удобным компонентам ввода и вывода данных. Был спроектирован, в основном, Джоном Эккертом и Джоном Моучли, изобретателями компьютера ENIAC. Изначально, до выпуска следующих моделей, компьютер назывался просто UNIVAC. В данном компьютере использовалась металлическая магнитная лента, что делало устройство гораздо компактнее предыдущих: на одну бобину наматывалось до 400 м ленты шириной в 1,2 см, причём на каждом сантиметре ленты хранилась информация в количестве более 40 десятичных разрядов. Таким образом, на одной бобине ленты удавалось записывать больше информации, чем на десятках тысяч перфокарт (более миллиона символов). Ещё одним немаловажным устройством в системе ввода-вывода компьютера был быстродействующий принтер. Разработка принтера была поручена одному из руководителей проекта Эрлу Мастерсону. Совместно с Эккертом ему удалось сконструировать первый коммерческий высокоскоростной принтер. К 1954 году Мастерсон завершил разработку машины, и заложенные в ней принципы легли в основу будущей технологии устройств ввода-вывода. Отечественные разработки История советской вычислительной техники началась в 1948 г. В августе этого года появляется проект автоматической цифровой вычислительной машины, первый в СССР проект ЭВМ с жестким программным управлением. Его авторами были И. С. Брук и Б. И. Рамеев. В проекте было дано описание принципиальной схемы машины, определены арифметические операции в двоичной системе счисления, предусматривалось управление работой машины от главного программного датчика. Датчик считывал программу, записанную на перфоленте, и обеспечивал выдачу результатов на такую же перфоленту или ввод с нее полученных чисел снова в машину для последующих вычислений. Проект Брука – Рамеева не был воплощен в жизнь, но это было первое официально запатентованное изобретение. В 1948 г. начали формироваться три основные советские научные школы вычислительной техники: 1. Школа С. А. Лебедева. Основное направление деятельности – разработка машин с высочайшим быстродействием. Под его руководством были созданы 15 типов ЭВМ, начиная с ламповых (БЭСМ-1, БЭСМ-2, М-20) и заканчивая современными суперкомпьютерами на интегральных схемах. 2. Школа И. С. Брука. Основное направление деятельности – разработка малых и управляющих ЭВМ. И. С. Брук одним из первых в мире осознал, что не для всех классов задач требуется предельная производительность. В середине 1950-х гг. он разработал и экономически обосновал концепцию «малогабаритных машин», предназначавшихся для использования в самых разных областях народного хозяйства. Принципы, заложенные в разработках И. С. Брука тех лет (М-1, М-2, М-3, М-4,М-7), позднее получили развитие в известных сериях «Минск» и «Раздан». 3. Школа Б. И. Рамеева. Основное направление деятельности – разработка вычислительной техники универсального назначения. Среди множества его разработок – ЭВМ «Стрела», серия ЭВМ «Урал». В 1948 г. был создан Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ) Академии наук СССР. 17 декабря 1948 г. было подписано Постановление Совета Министров СССР № 4663-1829 о создании СКБ-245 при московском заводе Счетно-аналитических машин (САМ). Его задачей была разработка и обеспечение изготовления средств вычислительной техники для систем управления оборонными объектами. Именно здесь были созданы первые серийные ламповые машины «Стрела», «Полет», «Оператор», серии специальных тренажеров. Здесь появились первые машины «М-20», «Погода», «Кристалл», «М-205», «М-206». 1951 г. МЭСМ В конце 1948 г. С. А. Лебедев, в то время директор Института электротехники Академии наук Украины, начинает работу над малой электронной счетной машиной (МЭСМ). Продумывая проект новой машины, Лебедев независимо от Джона фон Неймана обосновывает принципы построения ЭВМ с хранимой в памяти программой, которые будут реализованы в МЭСМ. Первоначально МЭСМ задумывалась как макет или модель Большой электронной счетной машины (БЭСМ), и буква «М» в названии означала «макет». Работа над машиной носила исследовательский характер для экспериментальной проверки принципов построения универсальных цифровых ЭВМ. После первых успехов и с целью удовлетворения потребностей в вычислительной технике, было принято решение доработать макет до полноценной машины, способной решать реальные задачи. 4 января 1951 г. специальной комиссии был продемонстрирован действующий макет электронной счетной машины, а в конце декабря малая электронная счетная машина была пущена в эксплуатацию. МЭСМ создавалась как полигон для исследования основных принципов построения вычислительных машин, проверки методик решения определенных задач, а также наработки опыта эксплуатации подобной техники. Над машиной работали 12 научных сотрудников и 15 техников. МЭСМ размещалась на площади 60 м2, имела 6 тыс. электронных ламп, трехадресную систему команд, одно арифметическое устройство параллельного действия на триггерных ячейках, запоминающее устройство емкостью 94 слова по 16 разрядов (затем разрядность была увеличена до 20). Быстродействие – 50 операций в секунду. Внешняя память отсутствовала. Первая пробная задача для МЭСМ была взята из области баллистики. МЭСМ не выпускалась серийно, ее технические характеристики даже для того времени были весьма скромными. Тем не менее МЭСМ позволила опробовать ряд конструктивных и технологических принципов, используемых в вычислительной технике и до сих пор. Наиболее же существенным результатом эксплуатации МЭСМ явилась подготовка первых в стране программистов и решение ряда принципиальных вопросов методики программирования. 1952-1953 г. БЭСМ После Малой электронной машины была создана и первая Большая – БЭСМ-1, над которой С.И. Лебедев работал уже в Москве. Эту аббревиатуру расшифровывают также как Быстродействующая электронная счетная машина, что вполне оправданно, поскольку к 1956 году очередное творение Лебедева оказалось самым быстрым не только в СССР, но и в Европе. Быстродействие машины выросло до 8-10 тысяч операций в секунду. Внешняя память была расположена на магнитных барабанах (2 барабана по 5120 слов) и магнитных лентах (4 по 30 тысяч слов). Потребляемая мощность составляла около 35 кВт. Первое поколение ЭВМ – это время становления машин архитектуры фон Неймана, построенных на электронных лампах с быстродействием 10–20 тыс. арифметических операций в секунду. Программные средства были представлены машинным языком и языком ассемблера. Несмотря на ограниченность возможностей, ЭВМ первого поколения позволяли выполнять сложнейшие расчеты, необходимые для прогнозирования погоды, решения задач атомной энергетики и др. Опыт использования машин первого поколения показал, что существует огромный разрыв между временем, затрачиваемым на разработку программ, и временем счета. Поэтому началась интенсивная разработка средств автоматизации программирования, создание систем обслуживающих программ, упрощающих работу на машине и увеличивающих эффективность ее использования Второе поколение ЭВМ (1950-1960-е годы). Следующим крупным шагом в истории компьютерной техники стало изобретение транзистора в 1947 году. Они стали заменой хрупким и энергоёмким лампам. О компьютерах на транзисторах обычно говорят как о втором поколении, которое преобладало в 1950-х и начале 1960-х. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное уменьшение размеров и объёмов потребляемой энергии, а также повышение надёжности. Например, IBM 1620 на транзисторах, ставшая заменой IBM 650 на лампах, была размером с письменный стол. Большое внимание начали уделять созданию системного программного обеспечения, компиляторов и средств ввода-вывода. В конце указанного периода появились универсальные и достаточно эффективные компиляторы для Кобола, Фортрана и других языков. Машины предназначались для решения различных трудоемких научно-технических задач, а также для управления технологическими процессами в производстве. Появление полупроводниковых элементов в электронных схемах существенно увеличило емкость оперативной памяти, надежность и быстродействие ЭВМ. Уменьшились размеры, масса и потребляемая мощность. Появились также специализированные машины, например ЭВМ для решения экономических задач, для управления производственными процессами, системами передачи информации и т.д. С появлением машин второго поколения значительно расширилась сфера использования электронной вычислительной техники, главным образом за счет развития программного обеспечения. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты («БЭСМ-6», «Минск-2», «Урал-14») и магнитные сердечники, появились высокопроизводительные устройства для работы с магнитными лентами, магнитные барабаны и первые магнитные диски. В качестве программного обеспечения стали использовать языки программирования высокого уровня, были написаны специальные трансляторы с этих языков на язык машинных команд. Для ускорения вычислений в этих машинах было реализовано некоторое перекрытие команд: последующая команда начинала выполняться до окончания предыдущей. Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Были созданы мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х годов наметился переход к созданию компьютеров, программно-совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе. Эти ЭВМ по сравнению с ЭВМ первого поколения обладали большими возможностями и быстродействием. Концепция ЭВМ 1950-х годов предполагала наличие дорогостоящего вычислительного центра с собственным персоналом. Содержание таких ЭВМ могли себе позволить лишь крупные корпорации и государственные структуры (а также ряд крупных университетов). В общей сложности в 1958 году существовало только 1700 ЭВМ всех разновидностей в пользовании 1200 организаций. Однако в течение нескольких последующих лет были выпущены тысячи, а затем десятки тысяч компьютеров, и они впервые стали широко доступны для среднего бизнеса и научных работников. Основные компьютеры второго поколения: 1955 г. TRADIC Первой вычислительной машиной, выполненной полностью на полупроводниковых диодах и транзисторах стала TRADIC (TRAnisitorDIgitalComputer), построенная в BellLabs по заказу военно-воздушных сил США как прототип бортовой вычислительной машины. Состояла из 700 транзисторов и 10 тысяч германиевых диодов, уступала в производительности лучшим ламповым компьютерам своего времени. Частота работы процессора составляла около 1МГц. Зато TRADIC имел несколько неоспоримых преимуществ: помещался в стратегический бомбардировщик B-52 Stratofortress, потреблял менее 100 ватт и в работе был гораздо надежнее любой ламповой ЭВМ. 1955 г. Atlas Компьютер, созданный в Великобритании совместно Манчестерским университетом Виктории и компаниями Ferranti и Plessey по заказу Правительства Великобритании для использования в военных целях. Atlas являлся одним из первых суперкомпьютеров, и на момент создания был одним из самых производительных компьютеров в мире. В машине использовалось 20 тысяч транзисторов и диодов, потребляемая мощность составляла 4 кВт. Особенностью компьютера Atlas были «экстракоды» – способ программной реализации сложных инструкций, не поддерживающихся аппаратно. Экстракоды представляли собой то, что теперь называется программным прерыванием или ловушкой. Большая часть их использовалась для выполнения математических функций, которые было бы слишком сложно реализовывать непосредственно в аппаратном обеспечении, например синус, логарифм, квадратный корень. На Atlas впервые были представлены многие программные концепции, которые используются и сейчас, включая супервизор Atlas, рассматриваемый многими как первая узнаваемая современная операционная система. Одним из первых высокоуровневых языков программирования для компьютера стал Автокод Atlas, являвшийся вариантом языка Алгол. Также для Atlas были созданы компиляторы Алгола, Фортрана и Кобола. При их создании использовался такой инструмент как компилятор компиляторов, созданный Тони Брукером. Поскольку Atlas был университетским компьютером, его использовало множество студентов, получивших доступ к среде разработки машинного кода на машине с защитой памяти. 1960-е Stretch (IBM-7030) Разработанная в 1960 годах в США фирмой IBM,Stretch оказала сильнейшее влияние на развитие вычислительной техники. В этой ЭВМ были собраны практически все известные на 1960 год достижения в области вычислительной техники. Широкое использование принципов параллельной работы, большой набор команд (свыше 600), огромное количество высококачественных элементов (169 тысяч транзисторов) позволили достичь небывалой производительности. Так операция сложения 64-разрядных чисел с плавающей запятой выполнялась за 1,5 мкс, а операция умножения – за 2,7 мкс. Всего было выпущено 5 экземпляров этой машины. Особенность второго периода – использование транзистора в качестве переключательного элемента (вместо вакуумной лампы) с быстродействием до сотен тысяч операций в секунду. Появились основная память на магнитных сердечниках и внешняя память на магнитных барабанах. В это же время были разработаны алгоритмические языки высокого уровня, такие как Алгол, Кобол, Фортран, которые позволили составлять программы, не учитывая тип машины. В нашей стране к этому поколению относятся машины «Минск-2», «Минск-22», «Минск-32», «БЭСМ-2», «БЭСМ-4», «БЭСМ-6», быстродействие которых составляло миллион операций в секунду. Машинам второго поколения была свойственна программная несовместимость, которая затрудняла организацию крупных информационных систем. Поэтому в середине 60-х г. наметился переход к созданию компьютеров, программно совместимых и построенных на микроэлектронной технологической базе Третье поколение ЭВМ (1960-1970-е годы). Разработка в 60-х годах интегральных схем – целых устройств и узлов из десятков и сотен транзисторов, выполненных на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами) привело к созданию ЭВМ третьего поколения. В 1958 году Роберт Нойс изобрел малую кремниевую интегральную схему, в которой на небольшой площади можно было размещать десятки транзисторов. Эти схемы позже стали называться схемами с малой степенью интеграции (Small Scale Integratedcircuits – SSI). А уже в конце 60-х годов интегральные схемы стали применяться в компьютерах. В это же время появляется полупроводниковая память, которая и сейчас используется в персональных компьютерах в качестве оперативной. В результате реализации принципа мультипрограммирования появилась возможность работы в режиме разделения времени в диалоговом режиме. Применение интегральных схем намного увеличило возможности ЭВМ. Теперь центральный процессор получил возможность параллельно работать и управлять многочисленными периферийными устройствами. ЭВМ могли одновременно обрабатывать несколько программ (принцип мультипрограммирования). Удаленные от ЭВМ пользователи получили возможность, независимо друг от друга, оперативно взаимодействовать с машиной. Фирма IBM первой реализовала серию полностью совместимых друг с другом компьютеров от самых маленьких, размером с небольшой шкаф, до самых мощных и дорогих моделей. В начале 60-х появляются первые миникомпьютеры – небольшие маломощные компьютеры, доступные по цене небольшим фирмам или лабораториям. В 1971 г. фирма Intel выпустила первый микропроцессор, который предназначался для только появившихся настольных калькуляторов. Основные компьютеры третьего поколения: 1964 г. IBM System-360 IBM System-360 – целое семейство ЭВМ, выпуск которого начался с 1964 года. Все модели семейства имели единую систему команд и отличались друг от друга объемом оперативной памяти и производительностью, и были универсальными, способными решать, как сложные логические задачи, так и быть полезными в экономических расчетах. Универсальность ЭВМ отражена и в ее названии. 360 означает 360 градусов, т.е. её возможность работать в любом из направлений. Затраты на разработку System-360 составили около 5 млрд. долларов США, что вдвое превышало расходы США во время второй мировой войны на Манхэттенский проект, целью которого было создание атомной бомбы. Архитектура IBM 360 оказалась чрезвычайно удачной и во многом определила направление развития вычислительной техники. 1965г. PDP8 PDP8 – мини-ЭВМ, разработанная 22 марта 1965 года фирмой DigitalEquipmentCorporation (DEC). Термин «мини» – относительный. Эта ЭВМ была размером примерно с холодильник, но, по сравнению с другими представителями электронных вычислительных машин, размер её был действительно миниатюрным. Этот проект был коммерчески очень выгодным. Всего было продано около 50 000 экземпляров этой машины. Система PDP8 имела массу аналогичных решений – клонов по всему миру. Так, в СССР было разработано несколько аналогов этой ЭВМ: Электроника-100, Саратов-2 и др. 1970г. Наири 3 Наири 3 – одна из первых самостоятельно разработанных в СССР ЭВМ третьего поколения. Эта разработка увидела свет в 1970 году в Ереванском научно-исследовательском институте математических машин. В ней использовался упрощенный машинный язык, призванный облегчить программирование. Также была возможность вводить некоторые задачи на математическом языке. 1971г. ЕС ЭВМ За основу ЕС ЭВМ (единая система электронных вычислительных машин) была взята удачная и хорошо себя зарекомендовавшая архитектура IBM System-360. Первые машины этой серии были созданы в СССР в 1971 году. Производительность первых образцов была от 2 750 операций в секунду (ЕС-1010) до 350 000 операций в секунду (ЕС-1040). Впоследствии, производительность удалось поднять до нескольких десятков миллионов операций в секунду, но, практически, все эти разработки были остановлены в 1990-х годах после распада СССР. |